2萬箱集裝箱船艙口蓋精度控制技術方案設計與實施

郝傳宏

(大連中遠海運川崎船舶工程有限公司，遼寧 大連 223056)

2萬箱集裝箱船屬于超大型船舶，為大連海運中遠川崎船舶工程有限公司首次建造。其艙口蓋屬于特大型艙口蓋，其安裝工藝復雜，安裝精度控制復雜。案例船舶采用上海華海船舶設備有限公司提供的超大型艙口蓋。艙口蓋總數23個。艙蓋板數量91塊，最大蓋板主尺寸13 509 mm×15 125 mm，最大蓋板單體質量45 t。艙蓋重量增加、尺寸增大、墊塊型式增加，都增加了現場的精度控制施工難度，尤其是拱度精度、焊接精度、箱腳精度、導向板精度、組裝精度、總裝精度、定位、公差等方面精度控制難度增加，必須從艙口蓋配套廠家生產到船廠吊裝裝配都進行工程上的精度控制，并輔助以相應的管理，才能保證該超大型集裝箱首制船的艙口蓋順利安裝和調試。

1 案例集裝箱船概況

該2萬箱集裝箱船長400 m，型寬58.6 m，型深30.7 m，最大載質量達19.7萬t，設計航速22.5 kn。該船具有裝箱量大、油耗低、智能化程度高、適港性強等優勢，船舶裝載量、營運快速性和安全性能指標均屬世界先進。該船能耗水平遠低于市場上同級別集裝箱船，能效指數低于基準值50%左右，滿足10年之后的國際排放標準。船上預留有使用LNG燃料的裝置系統，以滿足特定航線大容量LNG燃料艙未來的改裝需要。

該船還具有綠色船舶入級符號和特定航線綁扎力計算入級符號，滿足CSS CODE公約、香港公約、最新生效的壓載水公約，通過使用防污漆，對污水管理、垃圾管理、油污控制、壓載水管理、岸電系統、拆船管理等進行優化，成為最新一代全生命周期“環境友好型”超大集裝箱船[1-2]。

艙口圍的安裝精度直接影響到艙口蓋安裝的難易程度和質量[3-4]。艙口圍在船體合攏以后開始安裝，由于船體分段搭載時存在誤差，造成艙口圍的偏差一般有：①艙口圍與艙口縱桁或艙口橫梁錯位，影響強度；②艙口圍合攏后，其長度和寬度偏差，影響與艙口蓋的配合；③艙口圍的水平度達不到規定的精度要求，會影響到艙口蓋的水密性[5-6]。必須事先把握艙口蓋在配套廠家加工制作的精度，以及發運到船廠之后，與艙口圍對接的精度，以消除艙蓋制作和安裝誤差給現場安裝和后來營運帶來的影響[7-8]。

2 精度控制技術方案設計

由于艙口蓋在配套廠家加工制作，然后發運到船廠安裝，其精度控制技術方案設計包括：配套廠家和船廠。

2.1 配套廠家精度控制技術方案設計

通過與配套廠家多層次溝通，技術方案設計中從以下方面對艙蓋制作精度進行控制。

1)小裝配拱度精度控制。側板3～5 mm，拱度方向指向頂板；其余長梁+13～+15 mm，拱度方向指向頂板；總裝前：端側板邊起拱0～3 mm，合口處為起拱5～8 mm。總裝完工：側板±3 mm，合口梁+4～+6 mm，端板±3 mm。見圖1。

圖1 配套廠家拱度控制示意

2)箱腳加強三角板焊接精度控制。與球扁鋼對接的箱腳加強三角板的焊接，球頭在過焊孔的位置開30°左右坡口，肘板與球扁鋼球頭對接處在肘板上開45°左右坡口，其他對接焊部位雙邊開60°左右坡口，并留8～10 mm間隙焊接，焊接工藝參數見表1。

表1 焊接工藝參數

3)導向板精度控制。導向板在小裝配階段水平胎架上封，導向板焊接時先焊與三角板的雙面角焊縫，小組合件焊后校正最后焊與面板的角焊縫，注意焊接順序從中間往兩端焊接，減小焊接變形。保證端板導向板垂直面平面度≤6 mm。見圖2。

圖2 配套廠家導向板平面度示意

4)箱腳精度控制。每組箱腳的水平公差為±4 mm，寬度方向為±2 mm，長度方向±4 mm，TEU箱腳對角線差≤2 mm，FEU箱腳對角線差≤4 mm。

5)艙蓋上與定位銷匹配的結構尺寸公差精度控制。

定位銷的孔中心距腹板距離(A±1) mm，孔中心距導向塊的距離(L1±1) mm，限位開檔尺寸(L2±1) mm。

6)組裝精度控制。

①艙蓋反造，注意面板水平及梁的垂直度；

②面板對接平整及間隙保證；

③所有裝配間隙必須保證小于3 mm；

④點焊質量必須符合規范；

⑤結構無漏裝錯裝、尺寸保證；

⑥焊腳大小、預熱必須標注；

⑦箱腳加強尺寸必須對上頂板線；

⑧注意定位銷相關尺寸。

7)總裝精度控制。

①總裝前火工必須處理到位,包括水平及外側直線度；

②硬檔頂板洋沖眼必須與下口對齊；

③基準線必須保證；

④艙蓋尺寸及舾裝件尺寸符合檢測表；

⑤舾裝件及焊接標記完整；

⑥STOP開口及相關尺寸必須檢查并符合要求。

2.2 船廠精度控制技術方案設計

對影響艙蓋安裝精度的關鍵參數進行測量記錄。包括：艙蓋墊塊及間隙數據、艙口蓋段差數據、艙口圍水平精度及貨艙開口尺寸精度數據、箱試數據等。船廠2萬箱集裝箱船艙口蓋安裝流程的技術方案設計見圖3。

圖3 船廠2萬箱集裝箱船艙口蓋安裝流程的技術方案設計

1)定位安裝精度控制。定位銷安裝時，尺寸誤差在±3 mm；艙蓋裙邊與艙口圍的間隙在(16±6) mm；2片相鄰艙蓋的距離在(36±4) mm；箱腳安裝時的平面度控制在±3 mm，任一集裝箱底座與其他三個底座形成平面的距離不超過3 mm。

2)焊接精度控制。焊接成形美觀、無氣孔、無夾渣；焊腳嚴格按照圖紙要求；焊接前對焊縫進行處理，無油漆、無氧化物等；艙口圍上焊材選用切實按焊材使用要求執行。

3 技術方案實施保障

3.1 焊接精度技術實施保障

1)焊接前，需要精度焊接組織人員，注意切實去掉焊縫處油漆并做好除銹工作。結合焊接形式，工作安排時，注意選擇平位、立位、仰位人員進行焊接。

2)焊接時，注意要按照焊接工藝參數進行焊接。裝配作業時，注意裝配焊收弧時要進行二次電回弧處理，避免收弧位置開裂，同時焊接前注意對裝配焊進行確認，如存在開裂情況，需將此裝配焊徹底去除后再進行焊接。

注意需要按照圖4所示焊接順序實施焊接。對角焊位置焊腳大小進行確認，避免焊腳不足。

圖4 定位銷處焊接順序

3)引、熄弧板安裝。由于定位銷焊接位置為強應力區域(見圖5)，故焊接前，需安裝引熄弧板。引、熄弧板安裝時，要注意引、熄弧板的長度方向應與焊縫平行。熄弧板安裝情況見圖6。

圖5 強應力區域

圖6 引、熄弧板安裝位置

4)為保證焊接質量，多層多道焊接時，每層焊接前要做好層間清渣，同時，對于需碳刨位置，注意要做好確認，保證清根徹底。

5)作業完成后，注意對漏焊、焊接腳長、飛濺、氣孔、咬邊、焊瘤、不規則焊道、完工處理、自由邊的處理、焊道凹面打磨等進行檢查確認。

3.2 其他精度問題實施保障

影響精度的其他問題與設計與實施對策見表2。

表2 2萬箱集裝箱船艙口蓋影響精度的其他問題與設計與實施對策

3.3 工程精度管理實施保障

1)工程進度保障。船裝科箱試報檢涉及科室及工種較多，總體根據《下水后船體區劃(綜合)工事預定》而定。重點是對腳手和吊機的使用進度工事安排。

腳手。箱試報檢前艙口圍周圍腳手必須拆除，否則集裝箱無法正常落下。

吊機。箱試自檢及報檢周期很長(6個艙的箱試需要5～6 h)，因此,需要提前2 d與機裝聯絡。

2)質量檢驗保障。報檢要求：箱試試驗大綱沒有明確要求，而艙蓋舾裝作業規格書中指示：當集裝箱4個箱腳全部落在扭鎖時，4組箱腳與扭鎖之間的間隙在3 mm以內。

報檢環境。由于早晚天氣環境溫差較大，導致艙蓋本體熱脹冷縮產生形變：溫度低，艙蓋是水平狀態；溫度高，艙蓋呈現上拱狀態。

案例船舶在進行集裝箱報檢時，由于白天艙蓋上拱，間隙超出要求范圍，與船東和船級社詳細溝通過溫度對報檢的影響，在夜間進行。

4 結論

通過配套廠家和船廠的加工裝配環節，對案例船舶艙口蓋精度控制方案進行設計與分析，以及在船廠施工過程中實施工程管理技術保障，結果表明，案例2萬箱集裝箱船艙口蓋精度控制在生產和報檢結果上滿足設計要求。2萬箱舾裝作業周期緊迫，尤其是艙口蓋舾裝對其他工程推進影響大，該2萬箱艙口蓋的精度控制設計與實施，推進了該船舶報檢效率，提高了企業的整體生產效率。

艙口蓋精度控制非常復雜，涉及到艙口蓋的結構型式、限位裝置、密封裝置、支承裝置、滾輪裝置、壓緊裝置、艙口蓋動力系統等成套的精度系統。未來還需要對艙口蓋的制作工藝、零部件制造、材質、下料、拼板、焊接、矯形、除銹、噴漆、總裝、儲運、裝配、調試等諸多環節進行精度控制研究，以推進我國艙口蓋配套設施的裝備專業化、高質量化。